HUXt——一个用 Python 编写的开源、计算高效的简化物理太阳风模型
太阳与恒星天体物理
2022-10-04 v1 天体物理仪器与方法
等离子体物理
空间物理
摘要
HUXt 是一个用 Python 编写的开源太阳风数值模型。它基于一维无黏 Burgers 方程的解。这种简化物理方法产生的太阳风流动模拟，以极少的计算代价紧密复现了三维磁流体动力学太阳风模型所产生的流动。虽然 HUXt 并非要取代三维 MHD，但其简洁性和计算效率带来了若干关键优势，使得原本计算代价高昂的实验和技术得以应用。例如，利用 modest 的计算资源即可轻松运行大型集成，有助于探索并量化空间天气预测中的不确定性，以及应用某些数据同化方法。我们介绍了最新版本 HUXt v4.0 的进展，并讨论该模型未来的发展与应用计划。v4.0 的三个关键进展为：重构模型求解器以支持完全时间相关的边界条件，从而原则上 HUXt 可由任何日球层监测卫星的现场观测初始化；新增通过 HUXt 流动解追踪条纹线的功能，可用于跟踪如日球层电流片之类的特征；引入小型测试套件，以便在未来各版本中更好地保障所有用户 HUXt 模拟的可靠性与可复现性。文中还讨论了其他较次要的进展。我们讨论了 HUXt 的未来应用，包括开发同化遥感与现场等离子体观测的数据同化方案。我们讨论了将 HUXt 作为英国政府 SWIMMR 计划的一部分，过渡至英国气象局空间天气业务中心业务化模型的进展。
引用
@article{arxiv.2210.00455,
title = {HUXt -- An open source, computationally efficient reduced-physics solar wind model, written in Python},
author = {Luke Barnard and Mathew Owens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.00455},
year = {2022}
}
备注
33 pages, 11 figures. Submitted to the Snakes on a Spaceship - An Overview of Python in Space Physics special issue of Frontiers in Astronomy and Space Science - Space Physics